fenomenologia del convert id or teniente

8/3/2019 Fenomenologia Del Convert Id Or Teniente

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Uill~!JrJJJlI:,.MINERALES, Vol.57

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ModeladnFsica Matemdlica del Conve11idoreniente.

Resumen -La fenomenologa del ConvertidTeniente ha sido abordada por mediante modelacin hibrida, fisicmatemtica, la que ha proporcionauna visualizacin fidedigna comportamiento de los fluidos dedel CT. Del mismo modo, el anfluidodinmico ha permitidestablecer las zonas de mxexigencia trmica y mecnica sobrevestimiento refractario.

Se presentan ejemplos y descripciones de lasrealizaciones sobre la Fenomenologfa delConvertidor Teniente que el Instituto deInnovaci6n en Minerfa y Metalurgia (IM2), Filialde Codelco Chile y la Divisi6n deChuquicamata han realizado y estnactualmente cursando. Se indican asimismoalgunas implicaciones industriales de estosdesarrollos en el actual y futuro rendimientodel Convertidor Teniente.

The Jnstituto de Jnnovacion en Mineray MetaJurgia, JM2, a CodeJco ChiJeenterprise, is currentJy working oneJiciting the transport phenomenaoccurring within the pyrometal/urgicaJreactors operated by CodeJco ChiJe.Examples and descriptions of theachievements on the TenienteConverter reactor phenomenology arepresented, focusing on the industrialimpJications upon the current andfuture performance of the reactor.


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Marzo/Abril2002

metal blanco, la amarilla -verderepresenta la escoria y la zona azulrepresenta la superficie del bao fundido.La modelacin matemtica hapermitido obtener valiosa informacinsobre el rgimen de soplado en el que

operan los CT.La Figura NQ 2 muestra una ique permite apreciar que el rgimsoplado corresponde al rgimeburbujas. Adems se aprecia tamao del hump o joroba es

Fig. 1. Vista en perspectiva de la distribucin de densidadesen el Convertidor Teniente (visto desde el lado opuesto a lalinea de toberas).

El anlisis de la fenomenologa delConvertidor Teniente es un aspectoindispensable si se desea un desarrolloavanzado y competitivo del reactor. Elanlisis de esta fenomenologa ha sidoemprendida en IM2 como unamodelacin fsica y matemtica. Lamodelacin fsica se ha realizado enmaquetas fras. Pese a no incorporar lastemperaturas interiores del reactor, elanlisis fsico en maquetas ha permitidoidentificar zonas de alta turbulencia yzonas de alto requerimiento trmico. Elanlisis de estos factores, en funcin deparmetros operacionales, tales comoflujos de soplado, nmero y distribucinde toberas, para una dada geometra dereactor, permite plantear solucionestecnolgicas, que al ser transferidas aplanta han resultado exitosas en losreactores industriales. La modelacindel campo detallado de velocidades hasido realizado mediante simulacinmatemticaLos problemas ya estudiados y los quese encuentran en curso, se han escogidoen estricto acuerdo con los Jefes deInnovacin Tecnolgica de lasFundiciones ya veces, por directainiciativa de ellos mismos. Algunosproblemas y aspectos cuyo estudiorequiere herramientas o esfuerzosespeciales han sido volcados en elProyecto Fondef DOOI 1068, en unesfuerzo conjunto entre el Centro deModelamiento Matemtico de laUniversidad de Chile y el Instituto de .Innovacin en Minera y Metalurgia.

Figura N 2: Caracterizacin fluidodinrnica de la zona de fusinconversin en el CT, corte a travs de una tobera de soplado.

MODELACIN MATEMTICA CTCONVENCIONALLa modelacin matemtica es una

erramienta que permite simular,y optimizar procesos a un bajomonetario, en el caso del CT se

un modelo tridimensional parala agitacin del bao productola inyeccin de aire por toberas.La Figura NQ 1 muestra una

Convertidor Teniente, donde sela distribucin de fasesel reactor, la zona roja repr!3senta


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Figura N 3: Campo de velocidades en diferentes cortes verticales del4.0mls-" -

de un metro de altura.Tambin se aprecia tenuemente elsplashing provocado por elde la burbuja al cruzar lalibre del bao fundido.La Figura NQ 3 muestra el campo detridimensional a lo )argo delTeniente para diferentesverticales. De la figura 3 seque el campo vectorialel ducto de canalizacin, airemximos de velocidad axialal techo del CT, estade velocidades axiales es

las partculas" pequeaspor el garr-gun.

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.~nea de toberas --;;o; ,..".

Figura N 5: Modelo fisico del garr-gun.

MODELACIN FSICALa modelacin fsica ha resultado unafundamentalmente valiosael estudio de fenmenos de

en metalurgia. IM2 cuentaun laboratorio de invest(gacin enen el cual se simulan

e hidrometalrgicos delson contrastados conen terreno y con losesultados de los modelos matemticos.La Figura NQ 4 muestra una simulacinun modelo tridimensional a1: 10 del Convertidor Teniente.

ste modelo permiti estudiar el oleajegenerado en el reactor,informacin sobre laptima de toberas, nivelde llenado y flujo adecuado dehan permitido establecerptimos de operacin.

Otro aspecto importante en elde la fenomenologa CT hamodelacin de la carga fra que

por el garr-gun. La Figura NQmuestra el modelo del garr-gunen la culata de sangra de

Este mode!o permiti predecir lade la carga fra y la ubicacinque sta se deposita sobre bao deetal fundido, permitiendo optimizar laen que la carga fra se distribuye

Las Figura NQ 6a y NQ 6b muestran el

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Figura N 6b: Vista exterior delgarr-gun.

Figura N 6a: Vista del garr-gundesde el interior del convertidor.

soluciones tecnolgicas generadel anlisis fluidodinmico, ha permestablecer prcticas operacionalealto valor agregado a la operaciConvertidor Teniente.

modelo del garr-gun en funcionamiento;en ellas se puede apreciar la trayectoriay la distribucin espacial que adquierela carga fra en el bao.Estas experiencias entregaron comoresultado la estimacin del arrastre queexperimenta la carga fra fina que ingresapor el garr-gun debido al aire que esinyectado por toberas, que en algunoscasos es arrastrada hasta la boca delConvertidor sin interactuar con el bao.

AGRADECIMIENTOSLos autores expresan agradecimientos a CODELCO CIM2 por permitir publicar resultadosinvestigaciones realizadas en el de sus programas de innovactecnolgica.

LOGROSDentro de los principales logros

obtenidos en el estudio de lafenomenologa CT se tienen:.Determinacin del nmero ydistribucin ptima de toberas, para un

nivel de llenado y sumergencia detoberas preestablecido..Caracterizacin y cuantificacin delmovimiento qe la escoria..Caracterizacin del movimiento de

gases..Estimacin de las zonas de mayorrequerimiento fluidomecnico sobre elrevestimiento refractario..La aplicacin a escala industrial de las

Ing. en Ciencias de la Ingeniera (Cienciasde los Materiales) de la FriedrichAlexander Universit8t Erlangen -Nrnberg. Se desempea como Jefe deProyectos en IM2. Dentro de sus interesesse cuentan la Ciencia de los Materiales yla Metalurgia. Cuenta con 15 aos deexperiencia en el mbito de la minera ytiene 30 publicaciones relacionadas conel tema.

comprende la Mecnica de FluidFenmenos de Transporte. Cuenta6 aos de experiencia en el minero y 9 publicaciones relacionadatema.

AUTORESRamn Fuentes A.El Dr. Ramn Fuentes es Ingeniero Civilde la Universidad de Chile, IngenieroHidrulico y Doctor en Fsica de laUniversidad de Grenoble. Dentro de susintereses se cuentan la Mecnica deFluidos, Fenmenos de Transporte yMecnica de Suspenciones en Metalurgia.Cuenta con 127 publicacionesinternacionales en las reas mencionadas.Realiza labores de Ingeniero Consultor y/o Conferencista Invitado en Alemania,Argentina, India, Maroc, Niger, Per yVenezuela.

Fernando Rojas C.Ingeniero Civil Qumico dUniversidad Catlica del Norte, cuentuna vasta experiencia en planta (DiChuquicamata), se ha desempeacomo Jefe de Turno Centro de Refiny Moldeo. Jefe de Turno Horno Fanexos, Ingeniero de Procesos, Centro de Convertidores y Gras PJefe Operaciones Convertidores TenJefe Departamento de Fusin y actualidad se desempea Superintendente de Operaciones.

Marco Rosales V.Ingeniero Civil Mecnico y Licenciadoen Fsica de la Universidad de Chile.Prximamente hace su defensa de Tesispara obtener el Grado de Magister enCiencias de la Ingeniera con Mencinen Mecnica. Se desempea comoInvestigador en IM2. Su lnea de trabajoPatricio Ruz G.El Dr. Patricio Ruz es Ingeniero CivilQumico de la Universidad de Chile y Dr.

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